книги / Справочное пособие по теплотехнологическому оборудованию промышленных предприятий

Рис. 3.4. Графики для определения коэффициента d в диапазоне vu^ 2 (а) и

Ом > 2 (б).

Для определения концентрации с по оси факела на расстояниях от источни­ ка, отличных от хм, а также концентраций су в точках, расположенных на рас­ стоянии у от оси факела, применяются безразмерные коэффициенты S| и s2:

C= SICMJ Cy = S2CM.

Величины Si н s2 можно легко найти из графиков, приведенных на рис. 3.5, 3.6, а также рассчитать по следующим формулам:

Параметр s2 рассчитывается при помощи уравнения

1

s-* = -

1 + 8 ’4“( f f ] [ 1+28'2uS( t / ]

51

При расчете рассеивания вредных выбросов из нескольких источников фоно­ вая концентрация от действия этих источников равна сумме концентраций, обу­ словленных выбросами каждого из них в отдельности.

Если N источников имеют одинаковые характеристики (Я, D, coo, ДГ) и близ­ ко расположены друг от друга, то координаты всей группы можно свести к одно­ му центру [115]. Приземная концентрация см может быть определена по формуле

условиях. В этом случае расчет осуществляется на ЭВМ по Унифицированной программе расчетов загрязнения атмосферы (УПРЗА), разработанной Главной геофизической обсерваторией. Эта программа широко используется рядом орга­ низаций СССР [6].

Для сокращения расчетов разработана специальная номограмма [117] (рис. 3.7), удобная для быстрого определения приземной концентрации выбросов одиночного или группы близко расположенных источников.

Значительная часть промышленных вредных выбросов осуществляется через аэрационные фонари — длинные, практически сплошные окна, расположенные над крышей вдоль пролета промышленного здания. Методика расчета концентрации выбросов из аэрационного фонаря заключается в следующем. Экспериментально или расчетным методом определяется средняя скорость выхода газовоздушной

52

смеси, а затем эффективный объем выбрасываемой газовоздушной смеси Vi экв по формуле

L — длина фонаря, м; V\ — объем выбрасываемой газообразной смеси, м3/с. По величинам Аж в и V\ экв находятся значения см, *м и опасная скорость ветра как для одиночного источника с круглым устьем и параметрами Д»кв и Кюкв.

Рис. 3.7. Номограмма для определения максимальной концентрации см от оди­ ночного источника.

Величина М принимается для всего фонаря, Я отсчитывается до верхней кромки фонаря. Затем фонарь условно разбивается на N одинаковых участков, каждый из которых заменяется точечным источником, расположенным в центре участка. Количество участков (условных источников) определяется из соотношения

SL УЧ,

где х — расстояние от центра фонаря до точки, в которой рассчитывается кон­ центрация, м. Значение N округляется до целого числа в большую сторону. Для каждого из N источников определяется максимальная концентрация:

cuN ~ N •

* Суммарная концентрация вредных веществ в какой-либо точке, обусловлен­ ная выбросами всех условных точечных источников, в общем случае определя­

53

ется по методике для группы источников. Если ветер направлен вдоль аэрацион­ ного фонаря, максимальная концентрация токсигенов определяется по уравнению

2*м

3.5.Учет экологических требований при планировании

иразмещении промышленных объектов

(по условиям охраны воздушного бассейна)

Экологические требования должны учитываться еще на стадии технико-эко­ номических обоснований технических проектов промышленных или энергетических объектов.

При проектировании нового объекта тщательно изучаются местность, к кото­ рой «'привязывается» данное предприятие, и существующий токсичный фон (на­ чальные концентрации вредных веществ). Фоновое загрязнение атмосферы опре­ деляется органами санитарно-эпидемиологической службы Министерства здравог охранения СССР и региональным управлением Государственного комитета СССР

по гидрометеорологии и контролю природной среды. На основании технических

54

характеристик оборудования объекта, материальных балансов и обследования другого аналогичного оборудования определяется количество выбросов в воздуш­ ный бассейн. Вычисляется и согласовывается с соответствующими органами воз­ можная высота выброса (трубы, фонаря) и рассчитывается максимальная при­ земная концентрация см при неблагоприятных метеорологических условиях.

Размещение объекта на территории, где уже имеются источники загрязне­ ния, создающие определенную фоновую концентрацию Сф, должно соответство­ вать условию

стности нельзя строить без специальных мероприятии либо по снижению фоно­ вой концентрации путем уменьшения выброса действующих источников, либо по уменьшению вредных выбросов проектируемого предприятия. Принятие решения о том, на каких предприятиях наиболее целесообразно введение дополнительных мер по снижению вредных выбросов, требует специальных эколого-экономнческнх исследований, рассмотрение которых выходит за рамки пособия.

Предельно допустимый выброс (ПДВ) для одиночного источника может быть определен с помощью формулы

пдкя2 \ПГ^Ет

пдв = -----Ш Б -----

для холодного выброса.

При множестве источников величина ПДВ может быть найдена лишь на осно­ ве эколого-экономических расчетов в зависимости от доли вклада различных источников в фоновую концентрацию. В некоторых случаях оказывается, что оп­ тимальным мероприятием будет снижение выброса не крупных, а, наоборот, мел­ ких источников.

55

Минимальная высота источника может быть определена но формуле

или по номограмме, приведенной иа рис. 3.11 [117].

3.6.Ущерб от загрязнения атмосферы

Сразвитием промышленности и увеличением численности населения возра­ стает степень антропогенного воздействия на окружающую среду. При определен­ ном уровне воздействия в окружающей среде возникают значительные изменения, для устранения которых требуется специальное вмешательство. В существенной степени изменения в окружающей среде обусловлены загрязнением воздушного бассейна. Эти изменения приводят к различного рода повреждениям в экологи­ ческой системе, требующим дополнительных затрат на устранение нарушений и компенсацию потерь. Таким образом, загрязнение атмосферы наносит обществу значительный материальный ущерб.

Влитературе отсутствует однозначное определение понятия «ущерб». Неко­ торые авторы предлагают под ущербом.народному хозяйству от загрязнений по­

нимать дополнительные затраты, которые необходимы для ликвидации отрица­ тельных последствий загрязнения. О. Ф. Балацкий [6], критикуя это определение, отмечает, что действительный ущерб может превышать затраты на ликвидацию последствий ущерба, и предлагает под ущербом понимать фактический урон или возможные потерн не только в материальном, но н в престижном, модальном н социальном аспектах. Однако оценка такого сложного понятия на практике пред­ ставляет значительные трудности. Поэтому будем в дальнейшем оперировать по­ нятием экономического ущерба, являющегося стоимостным выражением потерь, вызванных загрязнением воздушного бассейна.

Авторы работы [115] предлагают экономический ущерб разделять на факти­ ческий, возможный и предотвращенный. Фактический ущерб — это потерн, нано­ симые загрязнением воздушного бассейна; возмоо/сный ущерб — это урон, который мог бы быть нанесен при отсутствии мероприятий по охране окружающей среды; разница между фактическим и возможным ущербом дает величину предотвра­ щенного ущерба.

Для определения величины нанесенных экономических ущербов необходима информация о зависимости изменений в окружающей среде, включая объекты деятельности человека и его здоровье, от уровня загрязнения различными ингре­ диентами. Такая информация может быть получена в результате комплексных ме­ дико-биологических, физико-химических и статистических исследований в области здравоохранения, коммунального хозяйства, промышленности, лесного и сельско­ го хозяйства. Получение такой информации — задача весьма сложная и трудоем­ кая, так как не весь наносимый ущерб можно сразу выразить в стоимостной фор­ ме (например, экономический ущерб от потерь населением свободного времени, текучести кадров, вызванных загрязнением атмосферы, и т. п.). Целесообразно на первом этапе определять ущерб не по всем возможным показателям, а по не­ скольким составляющим, которые в основном характеризуют величину суммарно­ го ущерба. К таким составляющим следует отнести экономический ущерб от по­ вышенной заболеваемости населения, экономический - ущерб промышленности, сельскому, лесному и жилищно-коммунальному хозяйству.

Вызывает определенную трудность оценка уровня загрязнений. В литературе иногда величину ущерба связывают с количеством выбрасываемых вредных ве­ ществ в единицу времени. Чаще в качестве уровня загрязнения применяют вели­ чину среднегодовых или среднесуточных концентраций. Количество выбрасывае­ мых токсигенов нельзя использовать в качестве аргумента при определении ущер­ ба; доза вредного воздействия наиболее полно мохсет быть охарактеризована величиной среднегодовой концентрации.

В области здравоохранения повышение концентрации токсигенов вызывает ряд дополнительных затрат вследствие увеличения заболеваемости населения

57

(затраты на оплату больничных листов, на дополнительное медицинское обслу­ живание и производство лекарств, на возмещение недовыпущенной продукции за­

болевшими работниками).

Экономический ущерб промышленности от загрязнения включает затраты на ремонт и восстановление основных фондов вследствие снижения срока службы, за­ траты иа возмещение потерь сырья и других продуктов, рассеиваемых при утеч­ ках, с уходящими газами и в других случаях загрязнения окружающей среды. Сюда относятся затраты иа дополнительную подготовку (очистку, кондициониро­ вание) технологического воздуха, строительство различных устройств и складов для хранения загрязняющих веществ или изоляции предметов, которые не долж­ ны быть в длительном контакте с загрязненной атмосферой.

Вкоммунальном и жилищном хозяйстве повышение концентрации вредных веществ приводит к дополнительным затратам на уборку, ремонт и покраску зда­ ний, сооружений и оборудования, обновление растительности.

Всельском и лесном хозяйстве вследствие загрязнения атмосферы требуются дополнительные затраты на возмещение недовыпущенной продукции и восста­ новление ресурсов (например, поголовья скота).

Имеются некоторые особенности в структуре фактического и прогнозируемо­ го ущерба, обусловленного недовыпуском сельскохозяйственной продукции или снижением добычи какого-либо природного ресурса. Фактический ущерб — это прямые затраты на восстановление потерь. Прогнозируемым ущербом в описы­ ваемом случае является разница между фактическими затратами на производство недовыпущенной продукции на площадях, которые будут подвергаться загряз­ нению, и замыкающими затратами, отражающими общественно оправданный пре­ дел затрат на получение этой продукции в другом месте. Этой разницей является дифференциальная рента. Таким образом, прогнозируемый ущерб здесь равен разнице между затратами на производство продукции в загрязняемом, но более удобном или урожайном месте и другом, менее удобном.

При определении затрат на лечение население делится па возрастные груп­ пы. Для каждой из них рассчитываются затраты па основании данных о стоимо­

ческого института. В результате накопленной информации установлена статисти­ ческая связь между уровнем загрязнения атмосферы некоторыми ингредиентами и величиной удельного ущерба здравоохранению, промышленности, коммунально­ му, сельскому и лесному хозяйству. На' основе этих данных может быть выпол­ нена оценка ущербов в зависимости от концентрации, численности населения и других удельных характеристик. Данные об удельных ущербах при загрязнении пылью и сернистым ангидридом приведены в табл. 3.7 и 3.8. Принимается, что при более низких концентрациях, чем указывается в таблицах, ущерб практиче­ ски отсутствует.

Пусть, например, среднегодовая концентрация сернистого ангидрида на опре­ деленной территории, где проживает 10 тыс. человек, равна 0,1 мг/м3. Удельный ущерб здравоохранению в соответствии с табл. 3.9 равен 20, а коммунальному хозяйству (см. табл. 3.9) 5 руб/(год• чел.). Суммарный ущерб здравоохранению- и коммунальному хозяйству

У=20 • 10 • 1 03-I-5 • 10 • 103= 250 тыс. руб/год.

Экономические оценки ущербов позволяют обосновать затраты на природо­ охранные мероприятия и выбрать оптимальный вариант защиты окружающей среды.

Данные, приведенные в табл. 3.9 и 3.10, не позволяют прямым методом вы­ делить ущерб, наносимый отдельным предприятием или источником загрязнений. В работах [6, 65] дается методика расчета ущерба от выбросов пыли, S 0 2 и СО единичным источником либо группой близко расположенных источников со сред­ ней высотой выброса

58

Табл. 3.7. Удельные ущербы коммунальному, сельскому, лесному хозяйству и промышленности [6] -

i=n

где Hi — высота выброса единичного источника; М, — выброс единичного источника.

Методика разработана для следующих ингредиентов: пыли, S02 и окиси угле­ рода. В соответствии с этой методикой загрязняемый район делится на круго­ вые зоны поражения, центром которых является источник. Число зон определя­ ется количеством выбрасываемого токенгена в единицу времени. Зависимость

нию для источников различной мощности по зонам приведены в табл. 3.8, а удель­ ные ущербы промышленности, лесному н сельскому хозяйству — в табл. 3.7 (в этой таблице мощность источника учитывается только через число поражае­ мых зон). Величины удельных ущербов в табл. 3.7 и 3.8 даны для источников высотой от 41 до 80 м (в среднем 60 м). Для определения удельного ущерба при других высотах данные табл. 3.7 и 3.8 нужно умножить на поправочный коэффициент (см. табл. 3.12).

Определение ущерба от отдельного источника в соответствии с данной мето­ дикой осуществляется следующим образом. Вначале по величине источника находится число поражаемых зон и рассчитывается их площадь (см. табл. 3.10). Затем определяются характеристики объектов: количество жителей иа пора-

59

Табл. 3.9. Зависимость удельных ущербов здравоохранению

и коммунальному хозяйству от среднегодовой концентрации пыли и S 0 2 [ 6]

Табл. 3.10. Зависимость удельных ущербов сельскому, лесному хозяйству и промышленности от среднегодовой концентрации пыли и S 0 2[6]

жасмой территории, площадь угодий, стоимость основных фондов. По табл. 3.7, 3.8, 3.11 определяются величины удельных ущербов для каждой зоны, которые умножаются на соответствующие характеристики: число жителей и массу вы­ бросов (ущерб здравоохранению, коммунальному хозяйству), площадь занимае­ мой территории (в га) и массу выбросов (ущерб сельскому и лесному хозяйству), стоимость основных фондов и массу выбросов (ущерб промышленности). Рас­ считанные таким образом величины ущербов для каждой зоны суммируются.

Например, требуется определить ущерб от загрязнения сернистым ангидридом промышленности, здравоохранению и коммунальному хозяйству при следующих условиях: высота источника промышленного выброса 40 м, масса выбросов 10 тыс. т/год, стоимость основных фондов в I, II и III зонах соответственно 150,

60